Листовой металл

Листовой металл — это полуфабрикат (продукт металлургического производства), представляющий собой плоское изделие прямоугольного сечения, толщина которого значительно меньше длины и ширины. Листовой металл является одним из наиболее распространённых видов металлопроката, используемым в качестве заготовки для дальнейшей обработки (штамповки, гибки, резки, сварки) или как готовый конструкционный элемент.

Классификация

Листовой металл классифицируется по нескольким основным признакам: толщине, способу производства, материалу, типу поверхности и назначению.

По толщине

В зависимости от толщины различают два основных типа:

• Тонколистовой металл — толщиной от 0,2 до 3,9 мм. К этой категории относятся жесть, кровельное железо, оцинкованная сталь, алюминиевый лист.
• Толстолистовой металл — толщиной от 4,0 мм и выше. Применяется в строительстве мостов, корпусов судов, машин, резервуаров.

В ряде отраслей (например, в авиастроении) выделяют также фольгу — листы толщиной менее 0,2 мм.

По способу производства (прокатки)

• Горячекатаный лист — изготавливается путём прокатки нагретой до высокой температуры заготовки. Отличается более высокой пластичностью, меньшей точностью размеров и наличием окалины на поверхности. Используется для неответственных конструкций, в качестве заготовки для холодной прокатки.
• Холоднокатаный лист — изготавливается из горячекатаного подката без нагрева. Имеет более точные геометрические размеры, гладкую и чистую поверхность, лучшие механические свойства. Применяется в автомобилестроении, производстве бытовой техники, точном машиностроении.

По материалу

Наиболее распространённые виды:

• Стальной лист (углеродистая и легированная сталь) — самый массовый вид. Различают конструкционную, инструментальную, нержавеющую (коррозионно-стойкую) сталь.
• Алюминиевый лист — лёгкий, коррозионно-стойкий, пластичный. Широко применяется в авиации, судостроении, строительстве (фасады, кровли), пищевой промышленности.
• Медный лист — обладает высокой электро- и теплопроводностью, пластичностью, антибактериальными свойствами. Используется в электротехнике, кровельных работах, декоративных целях.
• Латунный и бронзовый лист — применяются в машиностроении, приборостроении, для изготовления художественных изделий.
• Титановый лист — отличается высокой прочностью, коррозионной стойкостью, жаропрочностью. Используется в авиакосмической промышленности, химическом машиностроении, медицине.

По типу поверхности и покрытия

• Гладкий лист — без дополнительной обработки поверхности.
• Лист с покрытием:
• Оцинкованный — покрытый слоем цинка для защиты от коррозии.
• С полимерным покрытием — окрашенный или ламинированный (например, оцинкованная сталь с покрытием из полиэстера, пластизоля, ПВХ).
• С алюмоцинковым покрытием (гальвалюм).
• Профилированный лист (профнастил, профлист) — лист, которому придана волнистая или трапециевидная форма для увеличения жёсткости. Изготавливается из оцинкованной стали с полимерным покрытием.
• Перфорированный лист — с отверстиями различной формы и размера, полученными штамповкой или сверлением.
• Рифлёный лист — с выступами (чечевица, ромб) на поверхности для предотвращения скольжения. Применяется для настилов, ступеней, полов.

Технология производства

Основной способ получения листового металла — прокатка на листовых станах. Процесс включает несколько этапов:

1. Нагрев — слиток или заготовка нагревается в печи до температуры 1100–1250 °C (для горячей прокатки).
2. Черновая прокатка — на реверсивном стане (слябинг) или непрерывном стане заготовка обжимается до промежуточной толщины (сляб).
3. Чистовая прокатка — на многоклетьевом непрерывном стане сляб прокатывается до заданной толщины.
4. Охлаждение и смотка в рулон (для тонколистового металла) или резка на мерные листы.
5. Отделка — удаление окалины (травление), обрезка кромок, правка.
6. Холодная прокатка (при необходимости) — для получения более тонкого и точного листа.
7. Нанесение покрытия (оцинковка, полимерное покрытие) — на агрегатах непрерывного горячего цинкования или окраски.

Для алюминия, меди и их сплавов применяются аналогичные технологии, но с другими температурными режимами.

Применение

Листовой металл используется практически во всех отраслях промышленности и строительства:

• Строительство:
• Кровельные материалы (металлочерепица, профнастил, фальцевая кровля).
• Фасадные системы, сэндвич-панели.
• Несущие конструкции (балки, колонны, фермы) — из толстолистовой стали.
• Ограждения, заборы, ворота.
• Внутренняя отделка (гипсокартон с металлическим каркасом, подвесные потолки).
• Машиностроение и автомобилестроение:
• Кузовные панели, капоты, двери, крылья.
• Детали шасси, рамы.
• Корпуса станков, приборов, оборудования.
• Авиастроение и судостроение:
• Обшивка фюзеляжа и крыльев (алюминиевые и титановые листы).
• Корпуса судов (стальные, алюминиевые).
• Энергетика:
• Облицовка дымовых труб, резервуары для хранения нефти и газа.
• Корпуса трансформаторов, генераторов.
• Производство бытовой техники и электроники:
• Корпуса холодильников, стиральных машин, микроволновых печей.
• Шасси компьютеров, блоки питания.
• Пищевая промышленность:
• Оборудование для переработки, ёмкости, трубопроводы (из нержавеющей стали).
• Противни, формы для выпечки.
• Упаковка:
• Консервные банки, алюминиевые банки для напитков, крышки (из жести и алюминия).

Основные характеристики и стандарты

Качество листового металла регламентируется государственными и международными стандартами. В России основными являются ГОСТы.

Основные ГОСТы на листовой металл:

• ГОСТ 19903-2015 — Прокат листовой горячекатаный. Сортамент.
• ГОСТ 19904-90 — Прокат листовой холоднокатаный. Сортамент.
• ГОСТ 16523-97 — Прокат тонколистовой из углеродистой стали качественной и обыкновенного качества общего назначения.
• ГОСТ 14637-89 — Прокат толстолистовой из углеродистой стали обыкновенного качества.
• ГОСТ 5582-75 — Прокат тонколистовой коррозионно-стойкий (нержавеющий).
• ГОСТ 21631-76 — Листы из алюминия и алюминиевых сплавов.

Обработка листового металла

Листовой металл подвергается различным видам обработки для получения готовых изделий:

• Резка — разделение на части (гильотинные ножницы, лазерная, плазменная, гидроабразивная резка).
• Гибка — придание изогнутой формы (листогибочные прессы, вальцы).
• Штамповка — формообразование под давлением (вырубка, пробивка отверстий, вытяжка).
• Сварка — соединение листов (дуговая, точечная, лазерная, шовная).
• Клёпка — соединение заклёпками.
• Пайка — соединение с помощью припоя.
• Полировка, шлифовка — обработка поверхности.

История

Производство листового металла имеет многовековую историю. Первоначально тонкие листы металла (золота, меди, бронзы) получали ковкой — расплющиванием слитка молотом. В Древнем Египте и Месопотамии таким способом изготавливали золотую фольгу для украшений и саркофагов.

В Средние века в Европе появились водяные молоты для ковки листового железа. Однако массовое производство стало возможным только с изобретением прокатного стана. Первый листопрокатный стан был построен в Англии в 1728 году. В России первые прокатные станы появились в начале XIX века на Урале (Воткинский, Нижнетагильский заводы).

В XX веке развитие технологии привело к созданию непрерывных широкополосных станов горячей прокатки, что позволило резко увеличить производительность и качество листового металла. Современные станы способны прокатывать полосу шириной до 5 метров со скоростью до 30 м/с.

Интересные факты

• Самый тонкий листовой металл — золотая фольга (сусальное золото), толщина которой может составлять менее 0,1 микрона (100 нм).
• Самый толстый листовой металл применяется в броне танков и кораблей — толщина может достигать 200 мм и более.
• Около 50 % всего производимого в мире листового металла используется в автомобильной промышленности.
• Первая в мире металлическая кровля из листового железа была выполнена в 1768 году в Англии на здании Королевского морского госпиталя.

Источники

1. ГОСТ 19903-2015. Прокат листовой горячекатаный. Сортамент.
2. ГОСТ 19904-90. Прокат листовой холоднокатаный. Сортамент.
3. ГОСТ 16523-97. Прокат тонколистовой из углеродистой стали качественной и обыкновенного качества общего назначения.
4. Марочник сталей и сплавов / Под ред. В. Г. Сорокина. — М.: Машиностроение, 2004.
5. Металлургия стали / Под ред. В. А. Кудрина. — М.: Металлургия, 1989.
6. Обработка металлов давлением / Под ред. И. П. Ренне. — М.: Машиностроение, 1980.